桥梁基础施工

桥梁基础施工一、 明挖扩大基础施工l 主要的施工内容：基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理、砌筑（浇筑）基础结构物(一) 准备工作1. 基坑开挖前，做好复核基坑中心线、方向、高程2. 按地质水文资料，结合现场情况，决定开挖坡度、支护方案、地面的防水、排水措施3. 放样： 首先根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线，推出基础边线的定位点 再放线画出基坑的开挖范围 基坑底部尺寸较设计平面尺寸每边各增加0.5-1.0m的富余量，用于支撑、排水、立模 坑壁垂直的无水基坑坑底，则不必加宽，直接利用坑壁作为基础模板(二) 基坑开挖1. 坑壁不加支撑的基坑（1） 适用：l 干涸无水河滩、河沟l 有水经改河、筑堤能排除地表水的河沟l 地下水位低于基底或渗透量少，不影响坑壁稳定l 基础埋置不深，施工期较短l 基坑开挖不影响邻近建筑物安全（2） 坑壁： 垂直坑壁：l 半干硬或硬塑状粘土，基坑顶缘无活载l 稍松土质基坑深度0.5ml 中等密实（锹挖）土质基坑深度1.25ml 密实（镐挖）土质基坑深度2.0m 斜坡或阶梯形坑壁：l 基坑深度5m，土的湿度正常l 采用斜坡坑壁开挖或按坡度比值挖成阶梯形坑壁l 每梯高度0.5-1.0m，可作为人工运土出坑的台阶 基坑深度5m，坑壁坡度适当放缓，或加做平台 土的湿度影响坑壁稳定性，应采用该湿度下土的天然坡度或采取加固坑壁措施 基坑上层土质适合敞口斜坡坑壁，下层土质为密实粘土或岩石，可用垂直坑壁开挖，在坑壁坡度转换处，应保留宽度0.5m的平台2. 坑壁有支撑的基坑（1） 适用：l 坑壁坡度不易稳定并有地下水l 放坡开挖场地受到限制l 基坑较深、放坡开挖工程量较大，不符合技术经济要求l 根据实际情况采取加固坑壁措施（挡板支撑、钢木结合支撑、砼护壁、锚杆支护等）（2） 喷射砼护壁：l 一般喷护厚度5-8cm，一次喷护约需1-2hl 一次喷护达不到设计厚度时，应等第一次喷层终凝后再补喷，直至达到要求厚度l 喷护的基坑深度按地质条件决定，一般10m(三) 基坑排水1. 集水坑排水法：l 适用：除严重流沙外的一般情况2. 井点排水法：l 适用：土质较差有严重流沙现象，地下水位较高，挖基较深，坑壁不易稳定，用普通排水法难以解决3. 其他排水法：（1） 板桩法或沉井法：l 适用：土质渗透性大，挖掘深度较深的基坑（2） 帷幕法：l 将基坑周围土层用硅化法、水泥灌浆法、沥青溜浆法、冻结法等处理成封闭不透水的帐幕(四) 基底检验和处理1. 基底检验l 主要内容：基底平面位置、尺寸大小、标高，基底土质均匀性、地基稳定性及承载力，基底处理和排水情况，施工日志及相关试样资料l 基底平面周线位置允许偏差20cml 地基标高+5cm（土质）、+5cm-20cm（石质）（1） 小桥涵地基：l 一般采取直观或触探方法l 必要时进行土质检验l 特殊设计的小桥涵对地基沉降有严格要求，且土质不良时，宜进行荷载试验l 经加固处理后的特殊地基，采用触探或作密实度检验（2） 大、中桥和填土12m涵洞的地基：l 一般由检验人员直观、触探、挖试坑、钻探（钻深4m）试验等方法，确认土质容许承载力是否符合设计要求l 地质特别复杂，或在设计文件中有特殊要求，或虽经加固处理又经触探、密实度检验后尚存疑问，需进行荷载试验l 确认符合设计要求后，方可进行基础结构物施工2. 基底处理l 主要方法：换填土法、桩体挤密法、砂井法、袋装砂井法、预压法加固地基、强夯法、电渗法、振动水冲法、深层搅拌桩法、高压喷射注浆法、化学固化剂法、l 一般软弱地基土层加固处理方法的四种类型：（1） 换填土法：l 将基础下软弱土层全部或部分挖除，换填力学物理性质较好的土（2） 挤密土法：l 用重锤夯实或砂桩、石灰桩、砂井、塑料排水板等方法，使软弱土层挤压密实或排水固结（3） 胶结土法：l 用化学浆液灌入或粉体喷射搅拌等方法，使土壤颗粒胶结硬化，改善土性质（4） 土工聚合物法：l 用土工膜、土工织物、土工格栅、土工合成物等加筋土体，以限制土体的侧向变形，增加土的周压力，有效提高地基承载力(五) 基坑施工过程中的注意要点：1. 截水沟：l 基坑顶缘四周适当距离设置截水沟l 并防止水沟渗水l 避免地表水冲刷坑壁，影响坑壁稳定性2. 护道：l 坑壁边缘应留有护道l 静荷载距离坑边缘0.5ml 动荷载距离坑边缘1ml 垂直坑壁的护道应适当加宽l 水文地质条件欠佳应有加固措施3. 经常性观察：l 坑边缘顶面土有无裂缝l 坑壁有无松散塌落现象发生4. 时间：l 基坑施工延续时间不可过长l 自开挖到基础完成，应抓紧时间连续施工5. 机械开挖：l 机械开挖基坑，挖至坑底，应保留30cm的厚度的底层l 在基础浇筑圬工前用人工挖至基底标高6. 基坑应尽量在少雨季节施工7. 基坑宜用原土回填，对桥台及有河床铺砌的桥墩基坑，应分层夯实(六) 基坑开挖边坡失稳的主要原因：1. 基坑深度过大，坑壁坡度较陡2. 对于湿土而言，坑破坡度陡于该湿度下天然坡度3. 地下水以下部分开挖宜坍塌土质，而没有增设加固措施4. 基坑四周没有设置截水沟、排水沟拦截地表径流5. 弃土位置距离基坑太近6. 在粗、细砂质土层中，水的渗流会挟带细砂颗粒流动，破坏土体结构，引起基坑壁坍塌7. 施工延续时间过长8. 施工所用大型设备在基坑周围重复作业或振动较大(七) 基坑失稳的预防措施：1. 防排水：l 基坑开挖前，先做好地面排水系统，在基坑顶外缘四周应向外设置排水坡或排水梁l 在适当距离设置截水沟，并且应防止水沟渗水，避免影响坑壁稳定2. 设置护道：l 坑顶边缘应有一定距离作为护道l 堆载距离坑缘0.5ml 动载（包括机械及机械通道）距坑缘1ml 垂直坑壁坑缘护道应适当加宽l 堆置弃土高度1.5m3. 边坡设置：l 根据挖基经过的土层不同，设置不同的边坡l 视情况留平台4. 施工过程中观察坑缘顶面有无裂缝，坑壁有无松散塌落现象5. 支护：l 对地质情况发生变化的地层应及时增设支护l 水文地质条件欠佳时应提前采取加固措施6. 施工时间：l 基坑自开挖起，应抓紧连续施工直至基础完成l 施工时间绝不可延续太长7. 严格按规范、图纸施工8. 基坑应尽量安排在少雨季节施工(八) 边坡不稳处理：l 基坑开挖边坡不稳出现坍塌，要认真分析原因，及时处理l 处理方法：增设抗滑桩或木板支护、钢板桩支护、锚桩式支护、锚锭板支护、喷锚桩支护l 待边坡稳定后，在进行清理继续施工，并尽快完成基础施工二、 桩基础(一) 沉入桩l 沉入桩所用的桩基主要为预制的钢筋砼桩和预应力砼桩l 断面形式常用的有实心方桩和空心管桩l 管桩（普通、预应力）由工厂以离心成型法制成l 沉入桩的施工方法：锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩、静力压桩1. 概述：l 锤击沉桩适用：中密砂类土、粘土l 锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量将桩打入土中l 一般桩径0.6m，入土深度40m左右，超过则对沉桩设备要求较高l 沉桩设备是桩基施工质量的关键，应根据土质、工程量、桩的种类、规格、尺寸、施工期限、现场水电供应等条件选择2. 施工要点：（1） 沉桩：l 沉桩前，检查桩架、桩锤、动力机械等主要设备l 开锤前，再次检查桩锤、桩帽或送桩、桩的中轴线是否一致l 锤击沉桩开始时各种桩锤的动能控制： 坠锤和单动气锤：提锤高度0.5m 双动气锤可少开气阀降低气压和进气量，以减少每分钟的锤击次数 柴油锤，控制供油量减少锤击能量l 如桩尖已沉入到设计标高，但沉入度仍未达到设计要求，应继续下沉至达到要求的沉入度为止l 需要停锤检查，查明原因方可继续施工的情况： 沉入度突然发生急剧变化 桩身突然发生倾斜、移位 桩不下沉、锤有严重回弹 桩顶破碎或桩身开裂、变形 桩侧地面有严重隆起（2） 设备：l 桩帽与桩周围应有5-10mm间隙，以便锤击时桩在桩帽内可作微小的自由转动，避免桩身产生超过许可的扭转应力l 打桩机的导向杆应与固定，以便施打时稳定桩身l 导向杆设置应保证桩锤上、下活动自由l 预制桩顶面应附有适合桩帽大小的桩垫，其厚度根据桩垫材料、桩长、桩尖所受抗力大小而定l 桩垫破碎后应及时更换l 选用的桩帽，应将锤的冲击力均匀分布于桩顶面3. 停锤标准：（1） 设计桩尖标高处为硬塑粘土、碎石土、中密以上砂土、风化岩：l 根据贯入度变化并对照地质资料，确认桩尖已沉入该土层，贯入度达到控制贯入度（2） 贯入度达到控制贯入度，桩尖标高未达到设计标高：l 继续锤入0.1m左右（或锤击30-50次），如无异常情况可停锤l 如桩尖标高比设计标高高出很多，应报有关部门研究确定（3） 设计桩尖标高处为一般粘土或其他松软土层：l 以标高控制，贯入度作为校核l 当桩尖达到设计标高，贯入度仍较大时，应继续锤击，使其接近控制贯入度（4） 同一桩基中的各桩：l 各桩的贯入度应大致接近，沉入深度不宜相差多大，避免基础的不均匀沉降l 如因土质变化太大，导致各桩贯入度或沉桩深度相差多大时，应报有关部门研究，另行制定停锤标准l 对于特殊设计的桩，当桩尖标高比设计标高高或低时（拱桥的桥台桩），应按设计要求处理4. 从沉桩开始起，应严格控制桩位及竖桩的竖直度、斜桩的倾斜度。在沉桩过程中，不得采用顶、拉桩头或桩身办法纠偏，以防桩身开裂或增加桩身附加弯矩。(二) 钻孔灌注桩1. 特点：l 桩长可根据持力土层的起伏面变化l 按使用期间可能出现的最不利内力组合配置钢筋l 钢筋用量较少，便于施工，普遍采用2. 主要工序：l 埋置护筒制备泥浆钻孔清底钢筋笼制作和吊装灌注水下砼1) 埋设护筒： 作用：l 稳定孔壁l 防止坍孔l 隔离地表水l 保护孔口地面l 固定桩孔位置l 钻头导向等作用 要求：l 坚固耐用、不漏水l 内径比钻孔直径大：旋转钻大20cm，潜水钻、冲击、冲抓锥大40cml 每节长度2-3ml 一般采用钢护筒，陆地和深水中均能使用，钻孔完成后可取出重复使用l 深水埋设护筒：先打入导向架，再锤击或振动加压沉入护筒，护筒入土深度视土质和流速而定l 护筒平面位置的偏差5cml 倾斜度1%2) 泥浆制备 作用：l 钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）、添加剂组成l 悬浮钻渣、冷却钻头、润滑钻具、增大静水压力、在孔壁形成泥皮、隔断孔内外渗流、防止坍孔 要求：l 采用塑性指数25，颗粒0.005mm的粘土颗粒含量50%的粘土l 通过泥浆搅拌机或人工调和l 贮存在泥浆池中，再用泥浆泵输入钻孔内3) 钻孔l 根据孔内钻渣的取出方式，通常的方法有：螺旋钻、正循环回旋钻、反循环回旋钻、潜水钻、冲抓钻、冲击钻、旋挖钻 正循环回旋钻：a) 原理：l 利用钻具旋转切削土体钻进l 泥浆泵将泥浆压进泥浆龙头，通过钻杆中心从钻头喷入孔内l 泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池l 钻渣沉淀后，泥浆流入泥浆池循环使用b) 特点：l 钻进与排渣同时连续进行l 在适用的土层中钻进速度较快l 需设置泥浆池、沉淀池等，施工占地较多l 机具设备较复杂 反循环回旋钻:a) 原理：l 同正循环回旋钻的差别：泥浆输入钻孔内，然后从钻头的钻杆下口吸进，通过钻杆中心派出至沉淀池内b) 特点：l 钻进与排渣效率高l 接长钻杆时装卸麻烦l 钻渣易堵塞管路l 由于泥浆从上向下流动，孔壁坍塌的可能比正循环回旋钻要大l 泥浆的质量要求较高 冲击钻：a) 适用：l 黄土、粘性土、粉质粘土、人工杂填土层l 特别适用：有孤石的砂砾石层、漂石层、硬土层、岩层l 根据现场地质状况选用合理的冲击钻b) 泥浆（最重要的关键点）：l 泥浆护壁l 护壁泥浆的含沙量一定要小l 泥浆的浓度根据试验测定或经验判断l 泥浆太浓钻孔速度慢l 泥浆太轻容易坍孔c) 钻孔：l 钻孔开始宜慢不宜快（原因：护筒刃脚周围岩层密实有个过程，需反复冲击挤压，这个位置最容易穿孔l 施工过程中注意垂直度的校正，2-3m后立即校正l 钻孔太深且偏差太大只能回填重来l 倾斜岩面：与钻机解除面位置垂直，此处通过回填卵石反复冲钻，直到岩层平整，再继续钻进，应防止卡钻和孔位倾斜d) 注意事项：l 护筒应及时跟进，护筒内水头一定要保持l 随时检查控制泥浆指标，不可马虎l 随时检查钻机、钢丝绳，防止掉钻l 每天根据钻渣判断地质情况，做好地质柱状图标识l 钻至设计位置后通知监理一起验收，共同确定孔底地质与设计是否一致l 钻孔过程控制要严谨l 防止出现：刃脚穿孔、塌孔、偏孔、十字孔、卡钻、埋钻、吊钻事故发生 旋挖钻a) 适用：l 粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土、含水部分卵石碎石的地层l 对于具备大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可使用微风化岩层的钻孔施工b) 旋挖钻机：l 一种高度集成的桩基施工机械，采用一体化设计、履带式360旋转底盘、桅杆式钻杆，一般为全液压系统，筒式钻斗l 钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好泥浆，然后开始钻孔l 钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内l 仪表显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸置于堆放地点l 钻进过程中，应保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性l 通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土、泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔c) 优点：l 旋挖钻机特殊的桶型钻头直接取土出渣，不需要接长钻杆，钻孔时孔口注浆以保持孔内泥浆高度即可，能缩短成孔时间，提高施工效率l 由于带有自动垂直度控制和回位系统，成孔垂直度和孔位能得到保证l 桶钻取土上提过程中对孔壁的扰动较小，桶钻周边设有溢浆孔，溢出泥浆可起到护壁作用4) 孔径检查与清孔 检查：l 直径、孔深、孔形直接关系成桩质量，时钻孔桩成败的关键l 钻孔过程必须严谨操作、密切观测监督l 钻孔达到设计要求深度以后，采用适当器具对孔深、孔径、孔形认真检查l 符合设计要求后，填写终孔检查证 清孔：a) 方法：l 抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法、砂浆置换钻渣清孔法l 根据设计要求、钻孔方法、机具设备、土质条件选择清孔方法l 抽浆法：清孔较为彻底，使用各种钻孔方法的灌注桩l 对孔壁易坍塌的钻孔，清孔时要细心，防止塌孔b) 质量要求：l 摩擦桩：孔底沉淀土厚度：中小桥0.40.6d（桩直径），大桥按设计文件规定清孔后泥浆性能指标：含砂率4%8%，相对密度1.11.25，粘度1820sl 支承桩：宜用抽浆法清孔，清理至泥浆管出清水为止灌注砼前，孔底沉淀土厚度5cm若孔壁易坍塌，必须在泥浆中灌注砼时，采用砂浆置换钻渣清孔法清孔后的泥浆含砂率4%其他泥浆性能指标同摩擦桩要求l 沉淀土厚度的测量：冲击、冲抓钻孔法，沉淀土厚度从锥头或抓锥底部所能达到的孔底平面算起沉淀土厚度测量可在清孔后用取样盒吊到孔底，待到灌注砼前取出，直接测量沉淀在盒内的沉渣厚度5) 灌注砼l 成孔后，将钢筋骨架（笼）吊入孔内，灌注砼形成桩基础（1） 质量检验与标准：l 每根灌注桩应留砼抗压强度试块2组l 同时以取芯法、超声波法、机械抗阻法、水电效应法等无破损检测法对桩的均质性进行检测l 检测的相关规定：a) 宜对各墩台有代表性的桩用无破损法进行检测，重要工程或重要部位的桩逐根检测b) 对质量有怀疑的桩因灌注故障处理过的桩，均应进行检测（2） 水下砼的质量要求： 强度不低于设计强度：l 处检查灌注过程中预留试块的抗压强度外，还应凿平桩头，凿取桩头砼试块做抗压强度试验，一般按桩总数的5%-10%抽查l 大桥的钻孔桩，应以地质钻机钻去桩身砼芯样做抗压试验，同时检查桩尖沉淀土实际厚度和桩底土层情况l 钻取芯样直径应7cm 桩身完整：l 桩身砼无断层夹层，桩底标高不高于设计标高，桩底沉淀厚度小于设计规定l 仔细检查分析所有桩的砼灌注记录，并用无破损方法检测桩身l 对于某些质量可疑的桩，用地质钻机钻通全桩取芯样，检查有无夹泥、断桩、砼质量松软，并做芯样的抗压强度试验 桩头处理：l 凿除桩头残余松散层和薄弱砼层l 嵌入承台内的桩头及锚固钢筋长度符合规范要求 质量事故处理：l 发现断桩或其他重大质量事故，应会同有关部门共同研究提出处理方案l 处理过程中，应做详细记录l 处理完毕，再做一次检查，认为合格后方可进行下一道工序施工6) 施工中易出现问题的预防和处理方法（1） 钢筋笼上浮：l 指砼灌注过程中钢筋笼上浮现象 原因分析：l 砼在进入钢筋笼底部时灌注速度太快l 钢筋笼未采取固定措施 防治措施：l 砼上升到距离钢筋笼下端1m时，应放慢浇筑速度l 钢筋笼埋入砼4m深度时，再提升导管，减少导管埋入深度l 导管下端高出钢筋笼下端2m时再按正常速度浇筑l 浇筑砼前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上（2） 断桩：l 成桩后经探测，桩身局部没有砼，存在夹泥层或截面断裂的现象l 是一种最严重的成桩缺陷，直接影响结构基础的承载力 原因分析：a) 堵管：l 砼坍落度太小，骨料太大，运输距离过长，砼和易性差，导致管道堵塞，疏通堵管再浇筑砼时，中间就会形成夹泥层l 砼供应中断，不能连续浇筑，中断时间过长，造成堵管事故b) 提管错误：l 计算导管埋管深度出错或盲目提升导管，使导管脱离砼面，再浇筑砼时，中间形成夹泥层c) 卡管：l 钢筋笼卡住导管，强力拔管时，泥浆混入砼中d) 导管渗漏：l 导管接头处渗漏，泥浆进入管内，混入砼中 预防措施：a) 防堵管：l 砼配合比严格按照有关水下砼的规范配制，经常检查坍落度，防止导管堵塞l 浇筑砼前应保证砼搅拌机能正常运转，必要时有一台备用搅拌机b) 防拔管错误：l 严禁不经测算盲目提拔导管，防止导管脱离砼面c) 防卡管：l 钢筋笼主筋接头要焊平，以免导管法兰挂住钢筋笼d) 防导管渗漏：l 浇筑砼应使用经过捡漏和耐压试验的导管 治理方法：a) 堵管的处理：l 冲击法：当堵塞导管的砼尚未初凝，可吊起导管，再吊起一节钢轨或其他重物在导管内冲击，把堵塞导管的砼冲散迅速提出导管，用高压水枪冲掉堵管砼后，重新放入导管浇筑砼b) 断桩处理：l 接桩（断桩位置在地下水位以上，且桩径1m）：抽掉孔内泥浆，在钢筋笼保护下，人下到孔中，对先前浇筑的砼面进行凿毛处理并清洗钢筋，然后继续浇筑砼l 接桩（断桩在地下水位以下）：可用直径较原桩直径稍小的钻头，在原桩位处钻孔，钻至断桩部位以下适当深度后，重新清孔，并在断桩部位增设一节钢筋笼，笼的下半部埋入新钻的孔中，然后继续浇筑砼c) 卡管处理：l 钢筋笼埋入砼中不深，可提起钢筋笼转动导管，使导管脱离l 钢筋笼埋入砼很深，只能放弃导管d) 补桩：l 严重塌或导管拔出后重新放入导管而形成的断桩，是否需要在原桩位外侧补桩，需经检测后与有关单位商定（3） 桩身砼质量差l 桩身砼质量差是指桩身出现蜂窝、空洞、夹泥层、级配不均现象 原因分析：a) 浇灌砼时，未边灌边振捣，使桩身砼不密实b) 浇灌砼时或上部放钢筋笼时，孔壁土坍落在砼中，造成桩身夹泥c) 砼配合比坍落度控制不严，下料高度过大，砼产生离析，造成桩身级配和强度不均匀 防治措施：a) 浇灌砼边灌边振捣b) 浇灌砼时或上部放钢筋笼时，不要碰撞土壁，造成土体坍落c) 控制好砼配合比和坍落度，灌注砼时设置串筒下料，防止砼产生离析现象，使砼强度均匀